太赫兹信号发生与接收技术

论文重点论述了固态太赫兹信号发生和接收技术,太赫兹信号发生采用倍频级联的方案,重点解决了倍频器的压缩点、驱动功率和倍频效率等三个方面的问题,实现了频率覆盖500GHz的大功率信号发生。信号接收采用了分谐波混频的方案,通过构建二极管模型,利用超薄微带电路,实现了混频电路的一体化设计,完成了宽带、低变频损耗的分谐波混频器,频率覆盖至500GHz。     

太赫兹快速成像技术

随着太赫兹成像技术的快速发展,太赫兹成像研究过程中对测试系统提出了大带宽、高性能、通用性强及使用 灵活性高等要求,针对这一需求,提出了用通用测试仪器构建太赫兹成像系统的思路：充分利用了通用仪器频率覆盖宽、 指标高、通用性强等特点,使得构建的系统指标更高;充分利用了毫米波扩频模块的标准化、模块化设计思路,可实现 成像系统测试频段的灵活更换。利用构建的成像系统进行的成像试验结果验证了方法的可行性,能够满足太赫兹成像研 究人员快捷方便构建高性能成像系统的要求。     

664GHz接收前端技术研究

基于X波段源,通过9×2×2次倍频链实现了输出约1-2m W的320-356GHz全固态倍频源。该信号源作为本振信号驱动664GHz接收前端的二次谐波混频器,该混频器采用了有源偏置技术以降低混频器的本振驱动功率和接收机的噪声温度。仿真结果表明,混频二极管在0.3m W本振驱动功率及0.35V直流偏置下,在650-680GHz带宽内,仿真得到的单边带变频损耗小于12d B,666GHz最小损耗为10.8d B。     

664GHz 接收前端技术研究

基于X 波段源,通过9×2×2 次倍频链实现了输出约1-2mW 的320-356GHz 全固态倍频源。该信号源作为本振信 号驱动664GHz 接收前端的二次谐波混频器,该混频器采用了有源偏置技术以降低混频器的本振驱动功率和接收机的噪 声温度。仿真结果表明,混频二极管在0.3mW 本振驱动功率及0.35V 直流偏置下,在650-680GHz 带宽内,仿真得到的 单边带变频损耗小于12dB,666GHz 最小损耗为10.8dB。     

亚毫米波与太赫兹信号的频谱分析

亚毫米波和太赫兹技术的发展对测试设备提出了更高的频率要求,可以采用频谱仪外接混频器的方式测量亚毫米波和太赫兹信号的频谱。基于谐波混频的原理,提出了利用较低频带的混频器测量更高频率的信号频谱的方法,试验中选用了一个W波段的无预选器的谐波混频器,测量对象是约0.2 THz的信号,利用Visual Basic语言编写程序对测试结果进行分析,测试结果表明这种方法切实可行。     

基于多双漂移雪崩倍频管太赫兹功率合成方法

太赫兹源辐射功率较低已成为制约太赫兹科学技术发展的主要瓶颈问题。为有效提高太赫兹源辐射功率,提出了基于多双漂移雪崩管的分立腔体倍频方法,在此基础上设计和实现波导结构的太赫兹功率合成器。在倍频器的输入端对各独立激励源的中频信号进行移相,完成倍频输出的精确相位控制,从而实现各单元输出的太赫兹信号同相位合成,提高功率合成效率,避免使用太赫兹频段移相器等部组件的问题,降低实现复杂度,易于实现。仿真和实测结果表明,4路激励源太赫兹功率合成器的合成效率约79%~89%。     

310 GHz太赫兹通信系统设计

太赫兹波具有传输速率高、容量大、方向性好、抗干扰能力强等特点,由于大气损耗大和大功率源的缺乏,较适用于短距离无线通信。基于300 GHz频段的优良特性,设计了一种310 GHz太赫兹无线通信系统。通信链路基于美国亚毫米波与太赫兹产品制造公司(VDI)的谐波混频和超外差收发,系统主要由倍频器、功率放大器、滤波器和VDI次谐波混频器构成。根据链路预算搭建实际通信系统,仿真和实验结果证明：随着通信速率的升高,解调信号的失真逐渐增加。通信距离1 m条件下,系统能实现10 Gbps无误码传输,当速率达到11 Gbps时,误码率为5×10-6。     

太赫兹科学与技术

太赫兹电磁波段的开发和利用具有重大的科学意义和潜在的应用价值,太赫兹科学技术已经成为本世纪最为重要的科技问题之一,除了本身具有很多重大的科学问题之外,它还是一种非常有效的研究手段。介绍了太赫兹科学技术的发展历史及国内外相关的发展情况,列举了太赫兹波的独特性质,概述了太赫兹科学技术在基础研究领域和应用研究领域的新进展。     

太赫兹探测与通信技术新进展

回顾了太赫兹技术的最新进展,并总结了未来的几个重要方向,重点介绍几种关键的太赫兹技术,包括太赫兹源、太赫兹传输、太赫兹调制和太赫兹检测。简要介绍了当前太赫兹技术的发展现状和应用情况,如射电天文学、物体无损检测、医疗成像、安检等太赫兹探测应用和太赫兹通信概况。对太赫兹探测和通信最新技术进展进行了回顾,给出了该领域的前瞻研究方向。     

星间太赫兹通信发射系统初步方案设计

针对星间太赫兹通信发射系统设计,首先论述了低密度奇偶校验(LDPC)码编码、直接调制器、发射组件和天线设计等环节的总体设计,然后对LDPC码时序调整、宽带正交调制及天线方位角度调整等关键技术进行了分析,最后提出一种星间太赫兹数据通信发射系统初步设计方案,为太赫兹技术在星间数据通信领域的应用提供技术参考。     

基于肖特基势垒二极管的太赫兹固态倍频源和检测器研制

本文基于GaAs肖特基势垒二极管以及混合集成电路工艺,对太赫兹固态倍频和检测技术开展了研究.文章结合肖特基势垒二极管物理结构,采用电磁场仿真软件和电路仿真软件相结合的综合分析方法,对各模块电路进行优化设计,研制出了高倍频效率的倍频源和高灵敏度的检测器(检波器和谐波混频器).0.15THz检波器测得最高检波电压灵敏度1600mV/mW,在0.11~0.17THz灵敏度典型值为600mV/mW,切线灵敏度优于-29dBm.0.15THz二倍频器测得最高倍频效率7.5%,在0.1474~0.152THz效率典型值为6.0%.0.18THz二倍频器测得最高倍频效率14.8%,在0.15~0.2THz效率典型值为8.0%.0.15THz谐波混频器测得最低变频损耗10.7dB,在0.135~0.165THz变频损耗典型值为12.5dB.0.18THz谐波混频器测得最低变频损耗5.8dB,在0.165~0.2THz变频损耗典型值为13.5dB,在0.21~0.24THz变频损耗典型值为11.5dB.     

双通道太赫兹成像雷达研究

介绍了一种具有双接收通道的太赫兹成像雷达,雷达工作频率为216 GHz,系统设计中,采用直接数字式频率合成器以及频率综合等方式,产生具有800 MHz 带宽的Ku 波段线性调频连续波信号,功分后分别与两个点频信号进行混频,产生36 GHz依400 MHz 的射频信号以及35. 95 GHz依400 MHz 的本振信号,分别驱动太赫兹发射机和接收机。本振信号功分两路,送入两个接收机,接收采用去斜接收体制,从而降低数据率。该雷达采用了6 倍频太赫兹发射模块,最终产生系统带宽为4. 8 GHz,从而获得3 cm 的距离分辨率。文中还重点研究了宽带系统标校,并开展了高分辨逆合成孔径成像实验,为后续太赫兹干涉合成孔径成像雷达研究奠定基础。     

Y波段固态谐波混频器研究

为了进一步降低太赫兹接收机的噪声,介绍了基于平面肖特基二极管实现低噪声太赫兹谐波混频器的方法。在建立肖特基二极管较为精确的三维模型和电气模型的前提下,引入紧凑型hammer-head 滤波器结构,同时结合低损耗石英固态电路混合集成的方法,研制了220GHz 和250GHz 太赫兹谐波混频器。测试表明:220GHz混频器在205～235GHz工作范围内最低双边带变频损耗小于6.5dB,最低噪声温度小于650K,250GHz 混频器在230～270GHz 工作范围内最低双边带变频损耗小于6.5 dB,最低噪声温度小于900K。     

380GHz 辐射计前端关键技术研究

辐射计是一种用于测量物体热辐射的高灵敏度接收机,是被动微波遥感的主要工具。辐射计前端作为辐射计系 统的重要组成部分,其性能直接影响系统的指标。本文介绍一种380GHz 辐射计前端关键技术的设计,包括380GHz 分谐 波混频器及作为本振驱动的190GHz 三倍频器。其中380GHz 分谐波混频器在2.5~3.5GHz 中频输出频率范围内实测变频 损耗低于10dB,均值为9dB;等效噪声温度达到1300K,均值约为2000K。190GHz 三倍频器已完成仿真设计,在190GHz 频率点倍频效率大于25%,输出功率约18mW,在183~193GHz 的频带范围内,输出功率大于5mW。     

半导体超晶格太赫兹倍频器研究

提出一种基于电场驱动的GaAs基微带超晶格高阶谐波产生的太赫兹倍频器,利用平衡方程方法分析了倍频器在磁场下峰值功率输出和在参数空间(E_dc,E_ac)的分布情况。研究表明,在(E_dc,E_ac)的参数平面内,磁场对二次和三次谐波功率的峰值影响不大,但磁场会拓宽谐波输出功率的峰值区域,提高在(E_dc,E_ac)参数空间内输出峰值功率的概率。当E_ac确定时,谐波发射功率峰值的位置会受到直流电场产生的布洛赫振荡频率f_B、交流电场产生的调制布洛赫振荡频率f_MB和磁场引起的回旋振荡频率f_c的影响而发生变化。研究表明,基于半导体超晶格的太赫兹倍频器是很有应用潜力的太赫兹波发生器件。     

太赫兹技术的发展现状及应用前景分析

简要介绍了太赫兹辐射源和太赫兹探测器,特别是THz量子级联激光器（QCL）和THz量子阱红外光子探测器（QWIP）的原理、特点及研究现状.分析了太赫兹技术工程应用前景及限制因素.指出作用距离是决定太赫兹技术应用的关键因素之一.如果太赫兹辐射在大气对流层内传输时的衰减问题不能得到有效解决,那么太赫兹技术在地面或海上的应用可能受到严重制约.基于机载或星载平台的太赫兹雷达或通信,则具有诱人的应用前景.     

太赫兹功率测试研究与实现

为了给太赫兹源、太赫兹探测器等太赫兹仪器的研制和生产提供测试保障,研制了一种基于锁相放大原理的太赫兹功率测试仪器。目前,许多商用锁相放大器价格高、体积大且结构和功能比较复杂,不适合一些便携式检测系统。该仪器主要采用基于AD630的锁相放大方案来实现对微弱信号的检测。这种锁相放大器成本低、设计结构简单、灵活性强且集成度高。当标准太赫兹功率计测试到的太赫兹功率为96.8 mW和2.98 μW时,采用本文方案研制的太赫兹功率测试仪器测试到的功率分别为97.9 mW和3 μW,误差范围在±5% 以内。基于CD552-R3弱信号锁相放大方案只能提取到毫伏级信号,而本文方案则可提取到微伏级信号。因此,采用本文方案探测太赫兹功率时,量程更宽且稳定性更高。     

太赫兹通信技术的研究与展望

太赫兹通信是一个极具应用前景的技术,太赫兹波有非常宽的还没分配的频带,并且具有传输速率高、方向性好、安全性高、散射小及穿透性好等许多特性.发展太赫兹通信技术已成为各发达国家研究的热点.该文分析了国内外太赫兹通信的研究情况;以太赫兹通信系统的整体框架,全面地介绍和分析了太赫兹通信的一些关键技术和最新研究成果;同时,对太赫兹的技术发展趋势和应用前景做了展望,提出了太赫兹技术的发展战略.     

Design of Subharmonic Mixers above 100 GHz

This paper presents the design and simulation of several fixed-tuned sub-harmonic mixers cover frequencies from 110 GH to 130 GHz, 215 GH to 235 GHz, 310 GH to 350 GHz, and 400 GH to 440 GHz. Among them, 120 GHz, 225 GHz, 330 GHz subharmonic mixers are designed with flip-chipped planar schottky diode mounted onto a suspended quartz-based substrate, the 225 GHz and 425 GHz subharmonic mixers are GaAs membrane integrated, and the 115 GHz subharmonic mixer has been fabricated and tested already.     

一种基于步进调频高分辨SAR接收与信号产生

通过单个宽带信号获得合成孔径雷达超高分辨距离像,将对雷达接收和信号源工作带宽提出极其苛刻的要求.较详细介绍了一种基于步进调频技术进行子带合成获得高分辨率机载SAR接收与信号源子系统,该子系统采用了5个360MHz带宽的步进调频子带,等效获得1.8GHz工作带宽,距离压缩峰值副瓣优于-28dB,并进行了飞行验证实验,获得了优于0.1m×0.1m分辨率图像.